YKI 3030 Keemia ja materjaliõpetus (1)
YKI
3030 Keemia ja
materjaliõpetus
Dots.
Viia Lepane rühmad
Mateeria ja aine mõisted.
Mateeria- kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma
nähtuste ja asjade koguga. Mateeria peamised avaldumisvormid on aine
ja kiirgus.
Aine on mateeria eksisteerimise vorm, mis omab kindlat või
püsivat koostist ja iseloomulikke omadusi (vesi, ammoniaak , kuld ,
hapnik).
Keemilise elemendi mõiste.
Element on kogum ühesuguse tuumalaenguga (prootonite arvuga)
aatomeid.
Element on aine, mida ei saa keemiliste meetoditega enam
lihtsamateks aineteks jagada. (109 elementi, 83 looduses)
Keemiline ühend.
Keemilised ühendid on keemiliste elementide kogumid, väikseim
iseseisev osake on molekul .
Ainete klassifikatsioon , liht ja liitained .
*Anorgaanilised
*Orgaanilised
lihtaine- moodustub ainult ühe ja sama keemilise elemendi
aatomitest.
Näiteks: hapnik, raud, elavhõbe , väävel
liitaine - koosneb erinevatest keemilistest elementidest.
Näiteks: vesi, lubi , süsinikdioksiid .
Mõlemad võivad esineda nii tahkes, vedelas kui gaasilises olekus.
Aine olekud (tahke, vedel, gaas )
Tahkes aines on molekulid tihedalt koos ja nende liikumine
pole võimalik.
Vedelikus on molekulide vaheline kaugus mõnevõrra suurem ja
nad võivad üksteisest mööduda.
Gaaside puhul on molekulide vaheline kaugus suur ja nad võivad
täiesti vabalt liikuda . Molekulidevahelised jõud on väikesed.
Aine omadused (füüsikalised, keemilised)
Füüsikalisi omadusi saab mõõta ja jälgida ilma ainet ja
tema koostist muutmata (värvus, sulamistemperatuur , keemistemperatuur ja tihedus).
Keemilised omadused, on seotud aine koostise muutusega,
keemiliste reaktsioonidega (vesiniku põlemine hapnikus).
Materjalid- definitsioon
Materjal on keemilisest seisukohast mistahes keemiline aine,
mille kasutamisel (töötlemisel) ei toimu keemilisi muutusi.
Keemiliste omaduste olulisus sõltub vastava aine või materjali
kasutamise eesmärgist (viisist) või käitlemise ja hoidmise
tingimustest.
Segud , nende klassifikatsioon
Segud -koosnevad 2 või enamast lihtainest või keemilisest
ühendist, mis pole keemiliselt üksteisega seotud ja võivad
seetõttu esineda segus mistahes vahekorras. Puudub kindel keemiline
koostis! Koostisosad on eraldatavad üksteisest füüsikaliste
meetodite abil ( magnetväli , aurutamine , difusioon ).
Homogeenne segu- segu, mille koostis on igas ruumipunktis
identne
- gaasiline, vedel või tahke lahus; näiteks õhk.
Heterogeenne segu- segu, mille koostis igas ruumipunktis pole
ühesugune, koosneb mitmest eristatavast faasist: emulsioonid,
kivimid, pulbrid; näiteks graniit
Segud on paljud toiduained, ravimid , taimekaitsepreparaadid, ehitusmaterjalid .
Tahkete materjalide klassifikatsioon
1)metallid
2) keraamika
3) polümeerid
4) komposiidid - 2 või enamat materjali koos
5)kõrgtehnoloogilised materjalid- pooljuhid , biomaterjalid, targad
materjalid, nanetehnoloogilised materjalid.
Materjalide struktuur ( mikro -, makro)
Mikrostruktuur on aatomite tasandil struktuur.
Makrostruktuur tähendab mismoodi on seotud suuremad osakesed.
Makrostruktuur kihiline - so. halb omadus, sest materjal võib hakata
lagunema ja korrodeeruma kihtide vahel.
Materjalide omadused (nimetada 6)
Mehaaniline - deformatsioon koormuste mõjul- jäikus , tugevus
jm.
Elektriline- elektrijuhtivus , elektrivälja mõju.
Termiline - soojusmahtuvus ja – juhtivus
Magnetiline- magnetvälja mõju
Optiline- elektromagnetkiirguse või valguse mõju, murdumisnäitaja , peegeldumisvõime .
Keemiline- keemiline koostis.
Metalsete materjalide üldiseloomustus
Koosnevad 1 või mitmest metallist (Fe, Al, Cu, Ti, Au, Ni) ja ka
mittemetallist (C, N, O).Iseloomustab aatomite korrapärane paigutus .
Omadused: suhteliselt tihedad , tugevad, jäigad,
purunemiskindlad; head elektrijuhid ja soojusjuhid; valgusele
läbipaistmatud; poleeritud pind on läikiv; magnetilised omadused
(Fe, Co, Ni).
Keraamiliste materjalide üldiseloomustus
Ühendid metalliliste ja mittemetalliliste elementide vahel-
tavaliselt oksiidid, nitriidid ja karbiidid *Traditsiooniline
keraamika- koosneb savimineraalidest- portselan , tsement , klaas.
*Omadused: Jäigad ja tugevad (sarnane metallidega); Kõvad;
Purunevad kergesti (traditsioonilised); Madal elektrijuhtivus ja soojusjuhtivus ; Vastupidavad kõrgetele temperatuuridele ja
keskkonnamõjudele (rohkem kui metallid ja polümeerid).
* Optilised omadused: võivad olla läbipaistvad,
poolläbipaistvad või ka läbipaistmatud.
* Fe3O4 - magnetilised omadused.
Polümeersete materjalide üldiseloomustus
Plastid ja kummid .
*Orgaanilised ühendid, koosnevad C, H, mittemetallid (O, N, Si).
*Suur molekulaarstruktuur, ahelad , C-skelett(PE, nailon , PVC, PC, PS,
silikoonkummi).
*Omadused: Madal tihedus; Mitte nii tugevad ja jäigad kui
eelnevad tahked materjalid; Plastilised, kergesti valatavad ja
vormitavad; Keemiliselt inertsed , keskkonnamõjudele vastupidavad;
Lagunevad ja pehmenevad kõrgematel temperatuuridel ; Madal
elektrijuhtivus, Mittemagnetilised.
Nõuded karastusjookide taara materjalidele
1) peab hoidma CO2, mis on rõhu all;
2) olema mitte- toksiline ja mitte reageerima joogiga, soovitavalt
taaskasutatav;
3) suhteliselt tugev
4) odav;
5) optiliselt läbipaistev;
6) toodetav erinevates värvitoonides.
16. Komposiitide mõiste, näited
Koosnevad 2 või enamast materjalist ( metall , keraamika, polümeerid).
Eesmärk omaduste kombineerimine et saada parim. Suhteliselt tugev ja
jäik aga ka painduv , madal tihedus.
Näited: Looduslikud- puit, luud ; Sünteetilised-
fiiberklaas (klaaskiud on ümbritsetud polümeerse materjaliga )
17. Kõrgtehnoloogilised materjalid
Elektroonika seadmed , arvutid , fiiberoptilised süsteemid, raketid ,
lennukid jne.
Pooljuhid- elektrilised omadused vahepealsed elektijuhtide
(metallid ja – sulamid ) ja isolaatoritega (keraamika ja
polümeerid); elektroonika- ja arvutitööstus.
biomaterjalid- kasutatakse implantaatidena inimkehas,
mittetoksilised, ei tekita reaktsioone.
targad materjalid- suutelised tundma ära keskkonnamuutusi ja
nendele reageerima ette teadaoleval viisil. Koosnevad sensorist
(optilised fiibrid) ja reageerijast, mis muudab kas kuju, asendit,
sagedust vm. sõltuvalt temperatuuri, elektrivälja- või magnetvälja
tugevuse muutustest.
18. Nanomaterjalid
Võivad olla metallid, keraamika, polümeerid ja komposiidid.
*Ei eristata keemilise koostise järgi vaid suuruse.
Struktuurikomponentide suurus on nanomeeter (st 10-9 m) kuni 100 nm
(~500 aatomi diameetrit).
Näiteks: süsinikunanotorud; nanokomposiidid tennisepallides,
magnetilised nanosuuruses terad kõvaketastes jm.
*Kõrge keemiline reaktsioonivõime - ohtlikkus on uurimata.
19. Kemikaal-definitsioon
Kemikaal- aine mida valmistatakse või kasutatakse keemilistes
protsessides;
20. Mineraal ja kivim - definitsioonid
Mineraal- looduslik anorgaaniline aine.
Kivim- on looduslike mineraalide kogum (agregaadid või
aglomeraadid, või mõlemad), n. graniit: kvarts , päevakivi, vilgukivi
21. Ainete ja materjalide tähistamine
Nimi
1.1. Nimi ei anna infot ei aine ega materjali päritolu, kasutamise
ega omaduste kohta.
Näiteks kõikide elementide nimetused, kriit, malm , lubi, vesi,
tsement, põrgukivi jne.
1.2. Nimes sisaldub mingisugune info selle aine kohta.Näiteks lubjakivi , sooraud, tsinkvalge, seebikivi, tšiili salpeeter jt.
1.3. Kaubanduslik (kommerts) nimetus. Reeglina ei sisalda mingisugust
infot. Näiteks nailon, amberliit, Dowex jt.
Valem
1. Empiiriline (lihtsaim valem)- näitab aatomite liike. Näiteks
vesi jt.
2. Molekulvalem .
Tähtede ja numbrite kombinatsioon.
Saab identifitseerida käsiraamatutest või interneti abiga. Näiteks:
terased, alumiiniumi ühendid, toidulisandite värvid E100 -199, askorbiinhape E300, konservandid E200-299.
22. Ainete ohutuskaart
Aine ohutuskaart ( Safety Card) on igal ainel. Ohutuskaardis peavad
olema järgmised andmed:
1. Identifitseerimine- nimi, valmistaja nimi jm.;
2. Koostis- keemiline koostis, CAS, EINECS jt. nr.;
3. Ohtlikkus- omaduste kirjeldus jm. vajalik;
4. Füüsikalised ja keemilised omadused.
5. Tegutsemine tulekahju korral;
6. Õnnetuste vältimise abinõud ( kaitsevahendid , seadmed);
7. Käitlemine ja hoiustamine, kusjuures enamuses SC-del puuduvad
sellele ainele iseloomulikud keemilised reaktsioonid.
8. Mõju inimesele ja isikukaitsevahendid .
9. Esmaabi viisid kemikaali sissehingamisel , allaneelamisel ja sattumisel nahale
10. Püsivus ja reaktsioonivõime. 11. Terviserisk. 12.
Keskkonnarisk. 13. Jäätmekäitluse viis.
14.Veonõuded. 15. Õigusaktid. 16. Muu teave.
23. Gaas ja aur-definitsioonid
GAAS on aine, mis normaaltemperatuuril ja rõhul on täielikult
gaasilises olekus.
AUR on selline aine gaasilises olekus, mille keemistemperatuur on kõrgem kui toatemperatuur. Näiteks veeaur
24. Gaaside omadused
Gaaside kõige iseloomulikum omadus on nende kokkusurutavus ja võime
paisuda.Gaasidel ei ole kindlat kuju, nad täidavad anuma võttes
selle kuju. Gaasi ruumala ühtib anuma ruumalaga, milles ta asub.
Ruumala sõltub temperatuurist ja rõhust
25. Gaaside olekuparameetrid
rõhk P
temperatuur T
kogus (aine hulk) n
ruumala V
Rõhk- jõud pinnaühiku kohta (Pa)
1Pa=N/m3 P=F/A
26. Gaaside põhiseadused -
Boyle - Mariotte seadus- Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi
ruumala pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga. (joon graafikul-
isoterm)
Gay-Lussaci
seadus- Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi ruumala
võrdelises sõltuvuses
temperatuuriga. (jooned graafikul- isobaarid)
Charlesi
seadus- Jääval ruumalal on antud gaasi rõhk võrdeline
absoluutse temperatuuriga.
p/T = const , kui V = const (p = const T)
Kui gaasi ruumala jääb samaks, siis gaasi temperatuuri suurendamine kaks korda suurendab gaasi rõhku kaks korda. (jooned joonisel-
isehoorid)
Daltoni seadus - Gaaside segu (ideaalgaasi) üldrõhk võrdub
segu moodustavate gaaside osarõhkude summaga . Osarõhk - rõhk mida
avaldaks gaas kui teisi gaase segus poleks.
Üldrõhk Püld = p1 + p2 + ... = Σpi
Osarõhk pi = Püld * Xi
Xi - vastava gaasi moolimurd segus
Moolimurd- ühe komponendi moolide arvu suhe kõikide komponentide
moolide arvu
27. Gaaside suhteline ja absoluutne tihedus
Suhteline
tihedus- Ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel
tingimustel (V, P, T); ühikuta suurus,
väljendatakse tavaliselt õhu suhtesvõi vesiniku suhtes
Absoluutne tihedus normaaltingimustel e. 1 liitri gaasi mass
normaaltingimustel
(g/dm3)
28. Metaani aururõhu sõltuvus temperatuurist (joonistada graafik ja seletada selle alusel
kriitilise temperatuuri ja -rõhu mõisteid)
Kriitiline temperatuur- so. temperatuur, millest kõrgemal ei
saa gaasi veeldada rõhu suurendamisega.
Kriitiline rõhk-rõhk, mille korral gaas on nii vedelas kui
gaasilises olekus st. et vedela ja gaasilise oleku vahel on tasakaal.
Seletada joonise alusel need mõisted!
29. Süsinikdioksiidi aururõhu sõltuvus temperatuurist
(joonistada graafik ja seletada selle alusel kriitilise temperatuuri
ja-rõhu mõisteid)
30. Reaalgaasi definitsioon.
molekulidel on omaruumala ; molekulide vahel on vastasmõjud.
Gaas erineb ideaalsest seda enam, mida madalam on temperatuur ja mida
kõrgem on rõhk.
Reaalgaase saab kirjeldada van der Waalsi võrrandi abil:
a-d sisaldav liige kirjeldab molekulide omavahelisi tõmbumisi;
b-d sisaldav liige kirjeldab molekulide omaruumala.
31. Atmosfääri koostis
78% N2; 21% O2; 1% Ar; 0.03% CO2
32. Plahvatavad gaaside segud- tuua näiteid
NH3- õhu segu on plahvatusohtlik.
Propaan- punastes
Lisainfo
Keemia ja materjaliõpetuse eksami kordamisküsimused vastustega.
, , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,
Mõisted
keemilised ühendid,
homogeenne segu,
mehaaniline,
termiline,
pooljuhid,
struktuurikomponentide suurus,
kemikaal,
värvid e100,
identifitseerimine,
gaaside põhiseadused,
gay,
moolimurd,
suhteline tihedus,
molekulidel,
propaan,
süsinikdioksiid,
faasidiagrammid,
superkriitiline olek,
absoluutne niiskus,
suhteline niiskus,
kastepunkt,
kationiidid,
anioniidid,
gaas,
gaas,
küllastumata lahus,
lahustuvus,
cm molaalsus,
lahuse külmumistemperatuur,
puhtas vees,
happelises lahuses,
fenoolftaleiin,
polümorfism,
fassaadivärv,
röntgenstruktuuranalüüs,
pulbrid,
puistematerjalid,
elavhõbe,
tempermalm,
alumiinium,
sulamid,
adsorptsioon,
adsorbent,
vee lisamisel,
lakid,
galvaanielement,
järjestikku,
aatomite termodifusioon,
termoaliteerimine,
termokroomimine,
pealesulatusmeetod,
pihustusmeetod,
kuumuskindlad emailid,
metallkeraamilised katted,
plasmapihustus,
katoodsed katted,
anoodsed katted,
kuumpihustus,
väliskiht 200,
inhibiitorid,
protektorkaitse,
katoodkaitse,
betoon,
tsementkivi,
i tüüpi,
140
Meedia
Kommentaarid (1)
Sarnased materjalid
80
docx
Keemia ja materjaliõpetus
Kordamisküsimused 2015/2016 õppeaastal
YKI 3030 Keemia ja materjaliõpetus
1. Mateeria ja aine mõisted.
Mateeria- kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja...
72
pdf
Keemia ja materjaliõpetus (YKI3030) eksami kordamisküsimused ja vastused 2016/2017
Kordamisküsimused 2016/2017 õppeaastal
YKI 3030 Keemia ja materjaliõpetus
1. Mateeria ja aine mõisted.
Mateeria- kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja asjade koguga.
Matee...
68
docx
Keemia ja materjaliõpetuse eksam 2014/2015 õppeaastal
Keemia ja materjaliõpetus
Kordamisküsimused 2014/2015 õppeaastal
1. Mateeria ja aine mõisted.
Mateeria – kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja asjade koguga.
Aine – mateeri...
19
docx
Keemia ja materjaliõpetus kokkuvõte
KEEMIA
Mateeria kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja asjade koguga. Peamised
avaldumisvormid on aine ja kiirgus.
Aine mateer...
11
pdf
Keemia ja materjaliõpetus: eksami kordamisküsimused vastustega
1. Mateeria ja aine mõisted. 11. Tahkete materjalide klassifikatsioon.
Mateeria- kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja n...
27
doc
Keemia kordamisküsimused
1. Mateeria ja aine mõisted.
Mateeria- kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtuste ja asjade koguga.
Mateeria peamised avaldumisvormid on aine ja kiirgus.
Aine on mateeria eksisteerimise vorm,...
33
doc
Keemia ja materjaliõpetuse eksam 2011
Keemia ja materjaliõpetus
1. Elemendi ja lihtaine mõisted/nimetused ning nende mõistete õige kasutamine praktikas.
Süsteemsuse olemus ja süsteemse töötamise vajalikkus i...
15
doc
Keemia ja materjaliõpetuse Eksami kordamisküsimuste vastused
1.Mateeria ja aine: Aine on mateeria eksisteerimise vorm, mis omab kindlat või
püsivat koostist ja iseloomulikke omadusi (vesi, ammoniaak, kuld, hapnik).Mateeria-
kogu meid ümbritseva maailma mitmekesisus oma nähtus...
Kõik kommentaarid